Zvláštní číslo

Ochrana přírody 2009 — 1. 9. 2009 — Zvláštní číslo

Scénář změn vegetační stupňovitosti

na území České republiky: deset let poté

autoři: Antonín Buček, Veronika Vlčková

Východiskem úvah o vlivu globálních klimatických změn na vegetaci na území ČR byl regionální scénář klimatické změny na území České republiky (Kalvová & Brázdil 1993). Tento scénář je založen na prognóze zdvojnásobení koncentrací skleníkových plynů v ovzduší oproti předindustriálnímu období do roku 2030. Podkladem pro prognózu trendů změn vegetačních stupňů se staly mapy izolinií průměrných ročních teplot a průměrných ročních úhrnů atmosférických srážek v období let 1960–1990 a prognostické mapy území ČR pro rok 2030.

Vegetační stupně

Vhodným prostorovým rámcem pro hodnocení vlivů možných klimatických změn na přírodu jsou vegetační stupně. Vegetační stupně vyjadřují závislost biocenóz na působení výškového a expozičního klimatu, především na teplotách ovzduší a množství atmosférických srážek. Podle současných názorů se nynější vegetační stupňovitost ustálila v období staršího subatlantika (800–500 let př. n. l.). Rozložení jednotlivých vegetačních stupňů v krajině tedy odráží charakter orograficky podmíněných rozdílů klimatických podmínek a jejich výkyvů (fluktuací) v období podstatně delším, než je doba, pro kterou jsou k dispozici výsledky měření základních klimatických charakteristik.

Vegetační stupně byly v ČR vymezeny pomocí bioindikace na základě výskytu charakteristických druhů rostlin a rostlinných společenstev. Současné rozdíly přírodních poměrů, přírodního a současného složení vegetace a antropogenních vlivů v rámci vegetačních stupňů jsou popsány v charakteristikách nadstavbových jednotek geobiocenologické typologie lesa a krajiny České republiky (Buček & Lacina 1999). Vegetační stupně jsou také důležitými rámci možností pěstování zemědělských plodin (např. réva vinná Vitis viniferamá nejlepší podmínky v 1. vegetačním stupni) i lesních dřevin (např. smrk ztepilý Picea abiesmá nejlepší podmínky v 5.–7. stupni). Vegetační stupně jsou nazvány podle hlavních dřevin potenciálních přírodních lesních geobiocenóz (v závorce procentický podíl na území ČR a podíl z plochy současných lesů):

1. dubový (3,46%, 1,47%)
2. bukodubový (12,06%, 4,78%)
3. dubobukový (18,21%, 14,27%)
4. bukový, včetně dubojehličnaté varianty (43,07%, 41,96%)
5. jedlobukový (19,52%, 29,14%)
6. smrkojedlobukový (2,53%, 5,55%)
7. smrkový (1,0%, 1,5%)
8. klečový (0,1%, 0,1%)

Mapa 1 Vegetační stupně v České republice v roce 1990

Mapa 2 Trendy změn vegetačních stupňů do roku 2030

Scénář změn

Pro tvorbu scénáře změn vegetačních stupňů byl vypracován model, založený na prognostické metodě prostorových analogií (Kopecká & Buček 1999). Podle klasifikace modelů předvídání vlivů globálních změn na terestrické ekosystémy se jedná o nedynamický korelativní model, neboť vychází ze vztahu mezi současným klimatem a vegetačními typy (top-down model, Walker 1994). Jedná se o model statický, neumožňující předpovídat rychlost změn vegetace, jestliže dojde ke změnám klimatických podmínek. Základem modelu je jednak vztah současné vegetační stupňovitosti a klimatických podmínek, jednak předpoklad, že i v budoucnu bude tento vztah zachován. Předpokládané změny klimatu se tedy projeví v posunu současných vegetačních stupňů.

Počítačový model posunu vegetačních stupňů v důsledku možných změn podnebí byl řešen jako soubor speciálních programů (programovací jazyk FORTRAN) a aplikací v GIS ARC/INFO (Kopecká & Buček I.c.). Pomocí digitalizace map izolinií průměrné roční teploty a průměrných ročních srážek na území České republiky v letech 1961–1990 byly definičním bodům přiřazeny charakteristiky současného klimatu. Definiční body byly zařazeny do současných vegetačních stupňů podle disponibilních map vegetační stupňovitosti. V dalším kroku byly definičním bodům určeny klimatické charakteristiky prognózované pro rok 2030 a jim odpovídající vegetační stupeň. Jako vztahový ukazatel byl použit Langův dešťový faktor, což je poměr ročního úhrnu srážek v mm k průměrné roční teplotě ve ⁰C.

Mapa 3 Klimatické podmínky pro pěstování smrku ztepilého (Picea abies) v České republice v roce 1900

Mapa 4 Klimatické podmínky pro pěstování smrku ztepilého (Picea abies) v České republice v roce 2030

Rok 2030

Podle regionálního scénáře trendu změn vegetační stupňovitosti bude v České republice v roce 2030 nejrozšířenější území s podmínkami 1. vegetačního stupně, které bude zaujímat takřka třetinu území státu (29,44%). Plocha území s podmínkami 2. stupně se zvýší na 17,11% a plocha území s podmínkami 3. stupně vzroste na 27,40%. Rozsah území dnes v ČR nejrozšířenějšího 4. bukového vegetačního stupně klesne v roce 2030 ze současných 43,07% na 20,07%. Plocha území s podmínkami 5. stupně se velmi výrazně sníží na 4,77%. Plocha 6. smrkojedlobukového, 7. smrkového a 8. klečového vegetačního stupně se zmenší ze současných 3,68% území ČR na pouhých 1,22%.

Prognózovaný trend změn vegetační stupňovitosti se v ČR projeví výrazným zlepšením podmínek pro xerotermofilní ponticko-panonskou biotu. Rozsah území s klimatickými podmínkami současného 1. a 2. vegetačního stupně se totiž zvýší ze současných 15,51% na 46,55% v roce 2030. Dojde k omezení plochy území s podmínkami pro existenci druhů středoevropských listnatých lesů. Rozloha území s klimatickými charakteristikami 3.–5. vegetačního stupně se sníží ze současných 80,80% na 52,24% území. Výrazně se zmenší rozsah území s podmínkami pro výskyt horských druhů boreálního rozšíření, vázaných na chladnější a vlhčí klima, neboť i plocha území s podmínkami 6.–8. vegetačního stupně klesne oproti současnému stavu na třetinu.

Důsledky prognózovaných trendů změn vegetační stupňovitosti pro současné biocenózy kulturní krajiny lze dokumentovat na změně podmínek pro pěstování smrku ztepilého, v současné době nejrozšířenější dřeviny lesů ČR. Zastoupení smrku v lesních porostech činilo v roce 2006 53,1% oproti 11,2% v přirozené dřevinné skladbě (Ministry of Agriculture of the Czech Republic 2006). Podíl ploch lesní půdy s klimatickými podmínkami zcela nevhodnými pro pěstování smrku se v roce 2030 podle regionálního scénáře zvýší ze současných 6,25% na 31,65%. Podíl ploch lesní půdy s málo příznivými podmínkami pro pěstování smrku vzroste ze současných 14,27% na 28,32%. Podíl ploch lesní půdy s příznivými podmínkami pro pěstování smrku klesne ze současných 41,95% na 26,85% a podíl ploch s velmi příznivými klimatickými podmínkami se sníží ze současných 37,17% na 13,17% plochy lesní půdy v roce 2030. Dobré a velmi dobré klimatické podmínky pro smrk ztepilý zůstanou tedy zachovány pouze v oblastech jeho původního přirozeného rozšíření v horských polohách. Klimatické podmínky výskytu 5. vegetačního stupně a vyšších horských stupňů zůstanou podle regionálního scénáře v roce 2030 pouze v nejvyšších hraničních pohořích, v Čechách v Krušných horách, Slavkovském lese, Českém lese, na Šumavě, v Novohradských horách, Krkonoších, Jizerských a Orlických horách a na Králickém Sněžníku, na Moravě jen v Hrubém Jeseníku a v Moravskoslezských Beskydech.

Verifikace hypotéz

Začne-li se v některých regionech projevovat nástup druhů nižších vegetačních stupňů do lokalit náležejících v současné době vyšším stupňům, bude to znamenat, že vlivy globálního oteplení opravdu působí. V souvislosti s vyhodnocováním vlivů možných změn klimatu na ekosystémy a krajinu je důležité zvažovat hierarchii procesů v ekosystémech v závislosti na prostorových a časových rámcích. Zatímco průběh a změny fyziologických procesů jedinců organismů lze zjišťovat ve velmi krátkých časových rámcích (v řádu hodin, dní, týdnů až měsíců), materiálové koloběhy v ročních cyklech, změny procesů a jejich důsledky na úrovni ekosystémů a krajiny se projevují v řádu desetiletí až staletí (Puhe & Ulrich 2001). Rozbor důsledků možných globálních klimatických změn v boreálních lesích v 21. století vedl k závěru, že v případě překročení mezí resilience (schopnost ekosystému rychle se po změně způsobené narušením navrátit do původního stavu) současných ekosystémů mohou být změny vegetace velmi rychlé a neočekávané, často vedoucí ke vzniku ekosystémů velmi odlišných (Chapin et al. 2004).

Hypotézu o vlivu možných globálních klimatických změn na biocenózy a krajinu lze ověřit jedině dlouhodobým sledováním dynamiky přirozených biocenóz v chráněných územích. Z tohoto hlediska má výjimečný význam síť trvalých výzkumných ploch, založená ve 30. letech 20. století prof. A. Zlatníkem na území dnešní Zakarpatské Ukrajiny. Opakovaný výzkum na ploše č.11 v pohoří Pop Ivan Maramurešský vedl k závěru, že se v současnosti projevuje posun výškového rozšíření dřevin, především buku lesního (Fagus sylvatica) a jedle bělokoré (Abies alba) do vyšších poloh (Buček et al.2008). Tyto první předběžné výsledky ovšem dosud není možné považovat za zcela objektivní důkaz vlivů oteplení klimatu v důsledku možných globálních změn. V každém případě je nutno v opakovaných šetřeních pokračovat a pečlivě vyhodnocovat výsledky všech výzkumů, které mohou pomoci v objasnění důsledků vlivů klimatických faktorů a jejich případných změn na organismy, ekosystémy a krajinu.

Závěr

Na základě výsledků více než desetiletého vytváření modelů změn vegetační stupňovitosti v ČR můžeme konstatovat, že dojde-li k naplnění předpokladů scénářů změn klimatu, budou ekologické projevy těchto změn na území České republiky odpovídat s velkou pravděpodobností regionálnímu scénáři trendu změn vegetační stupňovitosti. Neměli bychom výsledky prognostických scénářů podceňovat. Již v současné době je účelné dbát principu předběžné opatrnosti a přizpůsobit využití krajiny tak, aby případné změny klimatu neměly katastrofální důsledky ani pro přírodu, ani pro člověka. Dosavadní zkušenosti s vyhodnocováním varovných ekologických prognóz totiž ukazují, že se na rozdíl od prognóz ekonomických obvykle naplňují (Buček 2005).

A. Buček působí v Ústavu lesnické botaniky, dendrologie a geobiocenologie Lesnické a dřevařské fakulty Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity Brno,

V. Vlčková pracuje v Ústavu informatiky a telekomunikací Dopravní fakulty Českého vysokého učení technického v Praze

Literatura

Buček A. (2005): Ekonomické paradigma a osud krajiny. In Tvář naší země – krajina domova. Sb. přísp. 3. roč. konf. o krajině v Praze a v Průhonicích, sv. 7 Dodatky. Česká komora architektů Praha a Studio JB Lomnice nad Popelkou: 119-126. – Buček A., Hrubý Z. & Lacina J. (2008): Long-term research of natural forests on permanent plots founded by prof. A. Zlatník in protected areas of Transcarpathia. In: Proc. Int. Conf. Carpathian Biosphere Reserve, Rakhiv: 80-94. – Buček A. & Lacina J. (1999): Geobiocenologie II. Mendelova zemědělská a lesnická univerzita Brno, 249 pp. – Chapin III. F. S., Callaghan T. V., Bergeron Y., Fukuda M. et al. (2004): Global change and the boreal forest: tresholds, shifting states or gradual change? Ambio 33: 361-365. – Kalvová J. & Brázdil R. (1993): Změny klimatu. In Moldan B. (ed.): Rizika změny klimatu a strategie jejich snížení. ČHMÚ Praha: 48-91. – Kopecká V. & Buček A. (1999): Modelování možných důsledků globálních klimatických změn na území České republiky. Agentura ochrany přírody a krajiny ČR Praha a Mendelova zemědělská a lesnická univerzita Brno, 27 pp. + xiii. – Ministry of Agriculture of the Czech Republic (2006): Report on the state of forests and forestry in the Czech Republic by 2005. Ministry of Agriculture of the Czech Republic Prague, 136 pp. – Puhe J. & Ulrich B. (2001): Global climate change and human impacts on forest ecosystems: postglacial development, present situation, and future trends in Central Europe. Ecological Studies 143. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 592 pp. – Walker B. H. (1994): Landscape to regional scale responses of terrestrial ecosystems to global change. Ambio 23: 67-73.